ЛИПИДЫ
К липидам относятся органические вещества, многие из которых являются сложными эфирами жирных высокомолекулярных кислот и многоатомных спиртов, – это жиры, фосфатиды, воска, стероиды, жирные высокомолекулярные кислоты и др.
Липиды находятся главным образом в семенах растений, ядрах орехов, а в животных организмах – в жировой и нервной тканях, особенно в мозгу животных и человека.
Природные жиры представляют собой смеси сложных эфиров трёхатомного спирта глицерина и высших карбоновых кислот, т.е. смеси глицеридов этих кислот.
Общая формула жира:
α
β
α1,
где RI RII RIII – углеводородные радикалы высших жирных кислот нормального строения с чётным числом углеродных атомов. В состав жиров могут входить остатки как насыщенных, так и ненасыщенных кислот.
Насыщенные кислоты:
С15H31COOH – пальмитиновая;
С17Н35СООН – стеариновая;
С3Н7СООН – масляная (содержится в сливочном масле) и др.
Ненасыщенные кислоты:
С17Н33СООН – олеиновая;
С17Н31COOH – линолевая;
С17Н29СООН – линоленовая и др.
|
|
Получают жиры из природных источников животного и растительного происхождения.
Физические свойства жиров обусловлены кислотным составом. Жиры, содержащие преимущественно остатки насыщенных кислот, – твёрдые или мазеобразные вещества (бараний, говяжий жир и др.) Жиры, в составе которых содержатся главным образом остатки ненасыщенных кислот, имеют жидкую консистенцию при комнатной температуре и называются маслами. Жиры не растворяются в воде, но хорошо растворяются в органических растворителях: эфире, бензоле, хлороформе и др.
Химические свойства. Как все сложные эфиры, жиры подвергаются гидролизу. Гидролиз может протекать в кислой, нейтральной или щелочной среде.
1. Кислотный гидролиз.
2С17Н35СООН стеариновая
кислота
С17Н33СООН
олеодистеарин глицерин олеиновая кислота
Реакция может быть использована для получения глицерина и высших жирных кислот из жира.
2. Щелочной гидролиз (омыление).
- стеарат натрия (твёрдое мыло).
- тристеарин (глицерин).
Эта реакция лежит в основе процесса получения мыла из жира. В живом организме жиры гидролизуются под действием фермента липазы при t 30–40oС.
3. Гидрогенизация (гидрирование) жидких жиров.
Жидкие жиры могут вступать в реакцию присоединения водорода, в результате чего происходит отвердение жиров.
триолеин тристеарин (жидкий жир) (твёрдый жир – саломас)
Подобные твёрдые жиры используются в мыловарении и производстве пищевого маргарина, при этом в полученный твёрдый жир добавляют молоко, яйца, витамин А и другие добавки.
4. Галогенирование жидких жиров.
триолеин (жидкий жир)
|
|
Реакция используется для определения степени непредельности жиров.
5. Прогоркание жиров.
При хранении жиры под влиянием света, кислорода воздуха, влаги приобретают неприятный вкус и запах, этот процесс называется прогорканием.
При прогоркании происходит несколько химических процессов:
а) Самоокисление жиров. По месту двойной связи происходит присоединение кислорода с образованием перекисных соединений, которые разлагаются в дальнейшем по схеме:
В результате образуются низкомолекулярные альдегиды и кислоты (типа масляной) с неприятным запахом. Этот процесс кроме кислорода окружающей среды, повышенной температуры ускоряют также металлы (Сu, Fe и др.), попадающие в виде следов из оборудования.
Процесс самоокисления жиров можно затормозить с помощью химических веществ – антиоксидантов. Это токоферол (витамин Е), каротиноиды, фосфатиды, полифенольные соединения и др. Добавляют также вещества, которые усиливают действие антиоксидантов. Они называются синергистами. Это аскорбиновая кислота (витамин С), лимонная кислота, сорбит, сахара и их производные и др.
б) Частичная полимеризация (высыхание), что ведёт к накоплению высокомолекулярных полимерных продуктов в жирах. Этот процесс активнее протекает в растительных маслах, отличающихся высоким содержанием непредельных кислот. Различают высыхающие масла (льняное, конопляное), содержащие непредельные кислоты с двумя или тремя двойными связями, линолевую, линоленовую. Такие масла способны на воздухе «высыхать», образуя плёнки. На этом свойстве и основано применение таких масел для получения олифы. Невысыхающие масла (подсолнечное, кукурузное) обладают этим свойством в меньшей степени.
в) Частичный гидролиз, которому подвергаются жиры под действием влаги окружающей среды. В результате накапливаются свободные жирные кислоты, которые оказывают каталитическое действие на процесс самоокисления жиров.
Различные микроорганизмы также способствуют прогорканию жиров, в результате чего биологическая ценность их падает.
Отсюда условия хранения жиров: чистые помещения, низкая температура, отсутствие света, тщательная упаковка (для защиты от кислорода воздуха и влаги).
6. Разложение при нагревании.
При сильном нагревании (250–300°) жиры разлагаются с выделением жирных кислот и различных полимерных смолообразных полимерных продуктов.
жир глицерин смесь кислот
При этом глицерин расщепляется до акролеина:
глицерин акролеин
Акролеин преобладает в составе кухонного чада. Это слезоточивая жидкость с резким запахом, при концентрации её 70мг/м3 воздух опасен для жизни, так как является канцерогенным веществом.
Физико-химические показатели жиров.
Качество жира характеризуют такие физико-химические константы:
1. Кислотное число – показывает, сколько миллиграммов КОН требуется для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира. Это число характеризует свежесть и доброкачественность жира.
2. Йодное число – показывает, какое количество граммов йода присоединилось к 100 г жира. Чем больше ненасыщенных кислот содержится в молекуле жира, тем больше йодное число.
Так, свиное сало имеет йодное число 50–75
масло подсолнечное – 120–130
масло конопляное – 140–167
масло льняное – 171–200
Чем выше йодное число, тем легче окисляется жир, а значит, менее устойчив при хранении.
3. Перекисное число – показывает количество граммов йода, выделенное из иодида калия перекисями, содержащимися в 100 г жира. Чем выше перекисное число, тем более окисленным является жир, а значит, менее доброкачественным.
Применение жиров:
1. Жиры являются высококалорийной пищей, в процессе усвоения организмом 1 г жира выделяет 9,4 ккал.
|
|
2. Жиры являются источником жирорастворимых витаминов А, Д, Е и полиненасыщенных кислот (витамин F).
3. Жиры часто используются в медицине (рыбий жир, оливковое, шиповниковое, персиковое масла), а также как основа для приготовления линиментов, мазей и др.
4. Жиры используются для приготовления косметических средств (кремов, масок и других смесей).
5. Жиры используются для получения мыла, шампуней, а также олифы, которая применяется для приготовления масляных красок, клеёнки, линолеума и т.д.
Фосфатиды – это группа природных сложных эфиров, аналогичная жирам, но в отличие от жиров вместо одного из остатков высшей жирной кислоты содержит остаток фосфорной кислоты, эфирообразно связанный с аминоспиртом.
Общая формула фосфатида:
RI, RII – углеводородные радикалы высших жирных кислот
R – (углеводородный) радикал от аминоспирта (остаток амноспирта)
В состав фосфатидов входят аминоспирты – коламин
HOCH2CH2–NH2 и холин
В зависимости от этого фосфатиды делят на кефалины и лецитины. В состав кефалина входит коламин, а в состав лецитина холин.
α
β
α1
кефалин лецитин
Фосфатиды широко распространены в природе. В большом количестве содержатся в нервной ткани (особенно в мозговой части), яичном желтке, в семенах и ростках растений, сое, горохе, молочном жире, печени, сердце и др.
Фосфатиды имеют мягкую консистенцию, плохо растворяются в воде (набухают), растворимы в жирах и органческих растворителях (спирте, эфире и др.). Лецитины нерастворимы в ацетоне.
Химические свойства.
Фосфатиды существуют в виде внутренних солей:
внутренняя соль кефалина внутренняя соль лецитина
Так как фосфатиды содержат кислотную и основную группы, они обладают амфотерными свойствами (образуют соли с кислотами и основаниями).
Фосфатиды могут содержать остатки насыщенных и ненасыщенных кислот, поэтому могут проявлять свойства непредельных соединений. Под действием кислот и щелочей, а также фермента – липазы фосфатиды гидролизуются, распадаясь на жирные кислоты, глицерин, фосфорную кислоту, аминоспирт.
|
|
кефалин
глицерин кислоты фосфорная коламин
кислота
В результате этого процесса кислотность при хранении продуктов повышается.
Фосфатиды применяются:
1) в маргариновом и шоколадном производстве в качестве эмульгатора для повышения текучести шоколадной массы, в производстве мороженого;
2) для производства косметических средств (шампуни, кремы и др.);
3) в медицине для введения в организм фосфора в легкоусвояемой форме.